タンパク質残基の予測される動的な結合は、触媒、輸送、アロステリーを特徴づけています

動機：タンパク質関数は本質的にネイティブのダイナミクスにリンクされていますが、機能的に関連するダイナミクスの体系的な特性評価は、特定の例に加えてとらえどころのないままです。ここでは、タンパク質残基間の3つのタイプの動的結合を徹底的に特徴付けます：共方向性（共線方向に沿って移動する）、配位（原子間距離の小さな変動）、変形（1つの残基で適用された摂動が摂動が摂動する程度は、もう1つ）、ねじれネットワークモデルを介して分析的に計算します。 結果：リガンド結合部位は、等価配列距離を持つジェネリックセットのジェネリックセットで予想よりもはるかに大きい、大規模な敷地内調整と共方向性によって特徴付けられることがわかります。さらに、触媒部位は、タンパク質の他の残基との高い配位結合によって特徴付けられ、タンパク質構造全体が触媒ダイナミクスを促進するという見解を支持します。アロステリックエフェクターの結合部位は、それらの動的な性質をサポートする他のリガンドよりも比較的小さい調整と敷地内変形が高いことを特徴としています。アロステリック阻害剤は、調整を介したよりも変形を通じてより頻繁に活性部位に結合されますが、反対は活性化因子にも当てはまります。ナトリウム依存性のロイシントランスポータータンパク質（LEUT）の動的な結合を特徴付けます。サイト間とサイト内のカップリングは輸送サイクルに沿って一貫して進行し、イオンと基質の取り込みと放出の間の結合の機械的記述を提供し、輸送に必要な野生型と塩化物の間の定性的な違いを強調しています。 可用性と実装：プログラムTNMはhttps://github.com/ugobas/tnmで無料で入手できます。 補足情報：補足データは、バイオインフォマティクスオンラインで入手できます。

MOTIVATION: Protein function is intrinsically linked to native dynamics, but the systematic characterization of functionally relevant dynamics remains elusive besides specific examples. Here we exhaustively characterize three types of dynamical couplings between protein residues: co-directionality (moving along collinear directions), coordination (small fluctuations of the interatomic distance) and deformation (the extent by which perturbations applied at one residue modify the local structure of the other one), which we analytically compute through the torsional network model. RESULTS: We find that ligand binding sites are characterized by large within-site coordination and co-directionality, much larger than expected for generic sets of residues with equivalent sequence distances. In addition, catalytic sites are characterized by high coordination couplings with other residues in the protein, supporting the view that the overall protein structure facilitates the catalytic dynamics. The binding sites of allosteric effectors are characterized by comparably smaller coordination and higher within-site deformation than other ligands, which supports their dynamic nature. Allosteric inhibitors are coupled to the active site more frequently through deformation than through coordination, while the contrary holds for activators. We characterize the dynamical couplings of the sodium-dependent Leucine transporter protein (LeuT). The couplings between and within sites progress consistently along the transport cycle, providing a mechanistic description of the coupling between the uptake and release of ions and substrate, and they highlight qualitative differences between the wild-type and a mutant for which chloride is necessary for transport. AVAILABILITY AND IMPLEMENTATION: The program tnm is freely available at https://github.com/ugobas/tnm. SUPPLEMENTARY INFORMATION: Supplementary data are available at Bioinformatics online.